اوزون

● فرایند های شیمیایی منجر شونده به کاهش اوزون قطبی
در حال حاضر پذیرفته شده است که ترکیبات کلرین و برمین در اتمسفر باعث کاهش اوزون بر روی قطب شمال وجنوب میشوند. با این حال اهمیت نسبی کلرین و برمین بر ای تخریب یا نابودی اوزون در نواحی متفاوت شرح داده نشده است . تقریبا" همه کلرین و نیمی از برمین در استراتوسفرکه در آنجا بیشترین کاهش را شاهد هستیم، از فعالیت های انسان حاصل شده است .
کاریرهای(مخازن)غیر ألی اصلی کلرین عبارتند از اسید هیدروکلریک ونیترات کلرین(cloNo۲) .این موارد از محصولات تجزیه CFCها شکل می گیرند .پنتوکسیددی نیتروژن (N۲O۵ )مخزنی از اکسیدهای نیتروژن است ونقش مهمی را در شیمی ایفا می کند .اسید نیتریک از این لحاظ که سطوح بالایی از کلرین فعال را حفظ می کند مهم است .
● تولید رادیکالهای کلرین
یکی از مهمترین نکات برای تشخیص شیمی حفره اوزون , أن است که واکنشهای اصلی غیر عادی هستند أنها نمی توانند در جو رخ دهندمگر أنکه شرایط ویژه ای وجود داشته باشد (یکی از دوعامل اصلی در دستور العمل کاهش اوزون )
- ویژگی اصلی این شیمی غیر عادی أن است که گونه های مخزن کلرین HCL وCLONO۲ (واجزائ مقابل برومین شان)به اشکال فعالتری از کلرین روی سطح ابرهای استرتوسفری قطبی تبدیل می شوند .
مهمترین نکته برای توجه کردن أن است که این واکنشها تنها می توانندروی سطح ابرهای استراتوسفری قطبی رخ دهند و أنها بسیار سریع می باشند. به همین علت حفره اوزون بسیار عجیب است . در شیمی اتمسفری واکنشهای ناهمگن (أنهایی که روی سطوح رخ می دهند) قبل از أنکه حفره اوزون کشف شود نادیده گرفته می شدند.بنابراین عامل دیگر این است که واکنشهای ناهمگن به گونه های مخزن کلرین وبرومین اجازه می دهد تا سریعا به اشکال فعالتری تبدیل شوند.
اسید نیتریک (HNO۳) تشکیل شده دراین واکنش ها در ذرات PSC باقی می ماند بطوریکه غلظتهای فاز گاز اکسید دی نیتروژن کاهش می یابند . این کاهش دی نوکسیفیکاسیون بسیار مهم است چون أن میزان حذف CLO را کند می کند که در غیر این صورت با این واکنش رخ می دهد:
۰۰۰و بنابراین به نگهداری سطوح بالای کلرین فعال کمک می کند در اینجا اطلا عات بیشتری راجع به ابرهای استراتوسفری قطبی وجود دارد .
● بازگشت نور خورشید
نهایتا" توجه داشته باشیم که ما هنوز تنها کلرین مولکولی (CL۲) را تشکیل داده ایم
از واکنش ۱ تا ۵ .برای تخریب اوزون کلر اتمی مورد نیاز است .کلر مولکولی به راحتی به کمک نور خورشید شکسته می شود .که البته این برای ایجاد حفره مهم است.
در طول زمستان قطب دما های سردی که در ورتکس تشکیل می شوند منجر به تشکیل ابرهای استراتوسفری قطبی می شوند واکنشهای ناهمگن اشکال مخزن گونه های تخریب کننده اوزون (کلرین وبرمین) را به اشکال مولکولی شا ن تبدیل می کنند .وقتی نور خورشید به ناحیه قطبی بر می گردد در بهار CL۲ سریعا به اتمهای کلر تجزیه می شود که منجر به کاهش ناگهانی اوزون می شود ( در نیمکره جنوبی )
این سلسله مراتب رویدادها با اندازه گیریهایی از قبل در طول وپس از حفره اوزون تایید شده است.
● تخریب کاتالیزگری اوزون
اندازه گیریهای بعمل آمده از گونه های شیمیایی بالای قطب سطوح بالایی از اشکال فعال کلرین را نشان می دهند که ما در بالا شرح داده ایم با این حال ما هنوز تعداد اتمهای بیشتری ناشی از اوزون داریم نسبت به کلرین فعال .بنابراین تخریب تقریبا همه اوزون چگونه امکان پذیر است ؟پاسخ به این سوال در آنچه که به عنوان سیکلهای کاتالیتی شناخته شده است می باشد .یک سیکل کاتالیتی سیکلی است که در آن یک مولکول بطور عمده ای تغییر می کند ویا یک سیکل واکنش قادر است تا بدون تغییر کردن با خود سیکل ایجاد شود.
تولید کلرین فعال به نور خورشید نیاز دارد و نور خورشید سیکلهای کاتالیتی را حرکت می دهد با این توجه به اینکه این سیکلهای اصلی در کلرین وبرومین در گیرند ومسئول تخریب اوزون هستند.
دیمر (CL۲O۲) رادیکال مونوکسید کلرین که در سیکل (I) در گیر است از لحاظ گرمایی ناپایدار است وسیکل در دماهای پایین موثرتراست . بنابراین مجددا دماهای پایین در ورتکس قطبی در طول زمستان مم هستند . گمان می رود که مسئول بیشتر کمبود اوزون در قطب جنوب (۷۰%)هستند . در قطب شمالی گرمتر نسبت بزرگی از کمبود ممکن است با سیکل (II)حرکت کند.
● شرایط لازم برای برای کاهش اوزون
بطور خلاصه ما به اجزا ویا شرایطهای لازم برای تخریب اوزون توجه کرده ایم مواردی که در قطب جنوب مشاهده می کنیم همین موارد کم و بیش برای کمبود اوزون در استراتوسفر قطب شمال در طول زمستان بکار می رمند گرچه دراین مورد کاهش تقریبا شدید نیست .
● به طور خلاصه شرایط لازم برای کاهش اوزون عبارتند از:
▪ زمستان قطبی منجر به تشکیل ورتکس قطبی می شودکه هوای داخل أن را ایزوله می کند .
▪ دماهای سرد , داخل ورتکس را نشان می دهند که برای تشکیل ابرهای استراتوسفری قطبی(PSC) به حد کافی سرد است . همانطور که هوای ورتکس ایزوله می شود دماهای سرد و PSC ما مقاوم می شوند.
▪ به محض اینکه PSC ها تشکیل شود واکنش های نا همگن رخ می دهند ومخازن کلرین وبرومین فعال به اشکال فعالتری از کلرین وبرومین تبدیل می شوند.
▪ هیچ کمبود اوزونی رخ نمی دهد تا اینکه نور خورشید به هوای داخل ورتکس قطبی برگردد وتولید کلرین فعال امکان پذیر گرددوسیکلهای تخریب اوزون کاتالیتی شروع گردد.کاهش اوزون تسریع می شود .حفره اوزون بطور متداول یک ناحیه جغرافیایی را کمی بیشتر از قطب جنوب تحت پوشش قرار می دهد وتقریبا ۱۰ کیلومتر را در ارتفاع در استراتوسفر تحتانی امتداد می دهد.

محمد حسین سلیمی ندوشن
http://radical.persianblog.ir
منبع: http://www.atm.ch.cam.ac.uk